[实用新型]一种用于星载的甚低频太阳射电观测系统

说明书

本实用新型公开了一种用于星载的甚低频太阳射电观测系统，其针对100KHz‑20MHz的低频太阳射电信号进行观测，其包括三个电场传感器、三套模拟接收机、数据采集处理模块、时频模块、电源模块、存储模块；三个电场传感器分别与三套模拟接收机连接，三套模拟接收机、时频模块分别与数据采集处理模块连接，数据采集处理模块与存储模块连接，数据采集处理模块、三套模拟接收机分别与电源模块连接；本实用新型系统可以判断日冕抛射物质的运动情况，可以对未来的空间天气事件进行预测、预判。

技术领域

本实用新型涉及一种用于星载的甚低频太阳射电观测系统，适用于基于卫星平台的100KHz-20MHz频段太阳射电观测，采用空间正交三维电场传感器可以探测日冕抛射物质CME在三个维度上的电磁波，进而判断CME的运动方向。

背景技术

太阳是与人类生产生活关系最密切的天体，它的光和热温暖着地球，提供着地球上一切生命活动所必须的适当环境。太阳又是非常活跃的天体，经常会有剧烈的活动和爆发现象。针对大量的太阳爆发事件，包括耀斑、日冕物质抛射(CME)、暗条/日珥爆发和喷流等等，人们开展了大量的观测和理论研究。其中，耀斑和日冕物质抛射(CME)是最剧烈的太阳爆发现象。在紫外和X射线波段，耀斑以超过平时太阳辐射几十万倍的强度产生紫外和X射线辐射，对地球电离层造成剧烈扰动，直接影响地面上的短波无线电通讯。而日冕物质抛射(CME)携带大量的等离子体物质，以超过千公里每秒的速度抛向行星际空间，对日地空间环境和地磁场产生剧烈扰动，不仅影响了通讯、导航、空间飞行器的发射和运行、宇航员和跨越极区飞行人员的健康，而且影响了远距离电力输送网络和油气输运管道的安全等等，对人类的生产生活造成了很多不利的影响。

太阳风暴是以强太阳耀斑和日冕物质抛射为代表的太阳爆发事件扫过行星际空间，在行星际空间中传播、发展、相互作用并影响空间环境的整个物理过程。太阳风暴源于太阳大气中复杂的电磁相互作用，极具破坏性和突发性，就像地球大气中的龙卷风、台风和强热带风暴。太阳风暴中剧烈增长的太阳电磁辐射严重影响日地环境，并导致人类电子技术系统的瘫痪。由于太阳电磁辐射方面的研究，不仅有助于人们了解太阳风暴的物理本质，而且有助于人们对太阳风暴引发的灾害性空间天气进行预报和预警。

灾害性空间天气或太阳风暴通常是由太阳耀斑和CME引发的，因此对灾害性空间天气的预报和预警需要对太阳耀斑和CME进行实时和全天候的监测。射电是太阳风暴的即时响应，当强耀斑和日冕物质抛射发生时，射电流量会随之增强的现象称为太阳射电爆发，在米波、十米波至千米波段，射电爆发以相干等离子体辐射为主导，等离子体辐射的性质决定了，不同的射电爆发的发生频率对应不同的日冕位置和物理环境，根据其频谱形态可以将太阳射电暴分为I、II、III、IV、V型射电暴及其伴随的精细结构。其中，II型射电暴是CME激波的最佳示踪器。CME在日冕和行星际空间快速运动，当CME的速度超过本地的阿尔芬速度时，会产生CME激波，CME激波在日冕仪上很难被观测到，因此当CME的运动范围超过日冕仪的观测范围时，或者由于CME正对地球而来，日冕仪上没有任何响应时，探测CME激波成为唯一可以了解CME的手段，因此对II型射电暴(即：CME激波的示踪物)的观测，对灾害性空间天气的预警预报具有重要的实用价值；III型射电暴是高能电子束在日冕中运动的最佳示踪器，由于它反映了太阳爆发能量释放和粒子加速等物理过程，因此是耀斑/CME等太阳爆发的先兆；射电精细结构则反映了太阳爆发时日冕中微小的能量释放过程和日冕磁场小尺度变化过程。

十米波、百米波和千米波(或者低于30MHz以下的射电频率范围，目前被重新定义为ultra-long wavelength(ULW))，属于甚低频射电的观测范畴。在这个波段所观测到行星际II型射电暴和III型射电暴可以追踪行星际的CME激波以及高能电子束，根据日冕密度模型还可以预测CME/激波的速度和到达地球的时间，因此甚低频的射电观测在空间天气的预报和预警方面，有不可替代的作用。而由于地球大气对电磁波的吸收和反射作用，对于甚低频的观测必须在地球大气外的空间观测，目前国内还没有该频段的观测。因此，随着我国对空间天气的预警预报需求的提高，建立我国的甚低频空间天气射电频谱仪显得尤为重要。